大學物理實驗教學的理念抉擇與滲透

吳華

[摘 要]科學的教育理念是引領教學改革方向、提升教學效果的重要因素。文章結合物理實驗課程的特點，試圖探索出一種與之吻合的教學理念，并對如何在物理實驗教學中滲透該理念進行深入地研究，以達到最大限度發揮物理實驗課程教育功能的目的。

[關鍵詞]物理實驗 STS教育 信息技術

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）06-0030-02

一、物理實驗教學的理念抉擇

隨著科學技術和教育技術的不斷發展，國內各高校針對大學物理實驗課程的改革取得了豐碩的成果，無論在教學方法、教學內容，還是在教學手段上都有了全新的突破。分層教學體系的設計、基于信息技術的實驗教學系統等各類教學改革已付諸實踐，但縱觀各高校的教學改革，其主要是針對教學方法、手段、模式、內容的改革，而對改革的中心問題——教育理念有所忽視。事實上，科學的教學理念對教學改革的成功與否起著至關重要的作用，它引領教改的方向、決定教改的效果，任何一項教學改革都必須以科學的教學理念為基礎。本文結合物理實驗的課程性質和STS教育理念的內涵進行分析。

筆者認為，STS教育理念是最符合物理實驗課程的教學目標，最能體現該課程的教學特點，也能最大限度地發揮課程的教育教學功能。

STS教育理念重視科學知識在生產生活中的應用，強調基本科學理論的實用性和社會價值，注重教學內容與高新技術、現代社會的聯系，注重學生從實際問題出發進行學習和研究，認識科學技術給人們帶來的兩面性。[1]由于物理實驗的學科特性，無論從教學內容，還是教學功能看，物理實驗課程本身就與科學、技術、社會緊密相連，實驗項目的設計開發不僅要圍繞理論物理課程來進行，以加強學生對理論知識的理解和掌握，更重要的是要結合與物理學科緊密相關的新科學、新技術，以各種實驗現象向學生展示其包含的物理知識，激發學生思考物理學在科學、技術、社會三方面發展過程中所起的作用，并正確認識科學、技術、社會三者的辯證關系，樹立科學技術與社會可持續發展的新型人生觀、價值觀和世界觀。[2]因此，以STS教育理念作為物理實驗教學改革的基本理念，能正確地引導教學改革向真正培養具備良好科學素養的學生的方向前行，使學習者更好地掌握科學知識和技能，最終服務于社會。

二、STS教育理念的滲透探析

作為一種具有相對穩定性、延續性和指向性的教育認識、理想的觀念體系，[3]教育理念應該貫穿于課程的設置、實施、評價等所有過程。因此，在物理實驗項目的設計開發之初，就應該以STS理念為指導，從科學、技術與社會三個維度，在基礎實驗、綜合應用性實驗、設計性實驗三個課程模塊中，設置能最大限度發揮STS教育功能、實現STS教育理念的實驗項目。

在課程的實施過程中，實驗老師應該首先深入挖掘實驗項目的STS因子，并將其充分運用到實驗目的、原理、步驟的講解，對學生操作的指導和實驗結果評價等各個環節。以《光電效應及普朗克常量的測定》為例，目前，大多數教材對該實驗的目的都從以下三個方面描述：（1）通過實驗了解光電效應的規律和光的量子性；（2）驗證愛因斯坦方程；（3）測定普朗克常量。[4]這僅是就實驗本身談目的，還應注重實驗包含的理論知識。如果教師缺乏STS理念，不去引導學生深入認識光的量子性、光電效應方程、普朗克常數對后來物理學界的變革，以致對現在相關科學技術、社會的重要影響，那么，學生在做完該實驗后，收獲的只是對理論知識的驗證。相反，如果教師能首先從STS角度出發，向學生闡述實驗目的背后更多的與科學、技術、社會相關的知識，不僅能激發學生的實驗興趣，更能引發學生的思考和共鳴，最終充分發揮該實驗的教育功能提升學生該方面的科學素養。表1是實驗項目與STS理念的整合（以光電效應實驗為例）。

在實驗教學時，教師可以根據此表完成與項目有關的STS教學表，并結合與之適用的教學法，有針對性地選擇幾個元素進行重點教學。[5]

三、利用信息技術，構建STS教育網絡平臺

目前，很多高校已經開發了基于網絡的實驗教學系統，內容包括網絡課件、實驗仿真、實驗演示、預約選課、網上答疑等。同樣，要在實驗課程中踐行STS教育理念，除了課堂上老師的教學引導外，還需要充分利用網絡資源，構建物理實驗STS教育網絡平臺，為學生提供全方位的STS學習情境。為此，需要在已有的網絡教學系統基礎上，建立STS教育專欄。主要構建思路分為技術和內容兩方面。

在技術方面，主要采用.NET平臺技術和SQLServer數據庫技術，快捷有效地進行系統部署，支持大量并發訪問和數據處理。在內容方面，主要開設以下幾個模塊：項目與STS、物理前沿、科普樂園、教學互動與測評等。其中，項目與STS模塊主要是結合開設的物理實驗，向學生介紹實驗當中包含的STS元素。這個模塊與教學系統中的網絡課件、實驗演示、預約選課專欄搭建在一起，形成學生預習—選課的流程。學生要選擇一門實驗，必須首先完成對該實驗包括目的、原理、內容和相關STS元素的預習之后才能進行。物理前沿和科普樂園主要是通過圖片、文字、視頻等多種形式向學生展示相關物理知識的發展歷史、物理學領域的最新進展及對技術、社會的影響。教學互動與測評模塊主要是提供學生與教師交流研討的空間，并提供測評工具，檢驗學生對實驗的掌握程度，幫助學生提升STS素養。

四、STS實驗教學的評價機制

有效地對學生的學習效果進行評價是保證教學質量、提高教學效果的必要手段。那么，如何建立評價機制來檢驗STS教育理念與實驗教學的整合程度，如何判斷學生是否通過實驗的學習與操作掌握了必要的STS知識呢？僅憑實驗報告和期末的考試很難達到這樣的評價目的，而借助網絡教學系統的測評模塊進行評價是一種有效的評價方式。

在測評模塊中，應設計兩類評價方式：教師評價、測試評價。教師評價包括兩部分：教師在課堂上通過提問、觀察的方式隨堂打分；在完成一類實驗項目后，學生通過教學系統提交論文，教師對其進行評價打分。比如，在完成熱敏電阻實驗、AD590溫度傳感器實驗、計算機測溫等實驗以后，要求學生以傳感器來命題，圍繞傳感器相關科學知識、技術手段以及社會影響等STS元素來闡述觀點。第二類測試評價則是在“教學互動與測評”模塊，設計出試題庫。為了便于操作，試題一般為客觀題，學生隨機抽選題目作答，系統自動打分，并將成績計入該學生的平時成績。

五、總結

圍繞STS理念與實驗開發、STS教學表與實驗項目教學、基于信息技術的STS模塊、教師測評與學生自測的STS測評機制四個方面，通過信息技術手段，將所有教學模塊實現有機整合，共同搭建起一個完整的物理實驗STS教育系統，是有效提升STS教育理念與物理實驗教學滲透程度、促進實驗教學改革，最大限度發揮課程教育教學功能和提高學生科學素養的有效途徑。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 朱鈜雄.物理教育展望[M].上海：華東師范大學出版社，2002：290-291+318.

[2] 王鑫，肖化，張軍朋.大學物理實驗教學應滲透STS教育.物理實驗[J].2006，24（1）：23-26

[3] 韓延明.教育理念及大學理念探析[J].教育研究，2003，（9）：50-55.

[4] 郝邦元.大學物理實驗[M].西南交通大學出版社，2010，（2）.

[5] 黃淑梅，曹小雪.淺議大學物理實驗教學[J].大學教育，2012，（4）.

[責任編輯：雷 艷]